OPTIMIX; vaststellen van optimale mix van maatregelen voor realisatie van waterkwaliteitsnormen in proefgebieden; een modelstudie; deel 1: bodem

Hele tekst

(1)OPTIMIX Deel 1: Bodem.

(2) In opdracht van het Ministerie van VROM.

(3) OPTIMIX Vaststellen van optimale mix van maatregelen voor realisatie van waterkwaliteitsnormen in proefgebieden. Een modelstudie. Deel 1: Bodem R.T. Wolters R.F.A. Hendriks. Alterra-rapport 409 Alterra, Research Instituut voor de Groene Ruimte, Wageningen, 2002.

(4) REFERAAT Wolters, R.T., R.F.A. Hendriks, 2002. OPTIMIX; Vaststellen van optimale mix van maatregelen voor realisatie van waterkwaliteitsnormen in proefgebieden. Een modelstudie. Deel 1: Bodem. Wageningen, Alterra, Research Instituut voor de Groene Ruimte. Alterra-rapport 409. 92 blz.; 23. fig.; 10 tab.; 25 ref. Met simulatiemodellen is de effectiviteit van beheersmaatregelen op de diffuse nutriëntenbelasting van het oppervlaktewater vanuit/vanaf de bodem in twee veenweidegebieden (Bergambacht en Rozendaal) onderzocht. De studie is onderdeel van een modelonderzoek naar de effectiviteit van beheersmaatregelen op de oppervlaktewaterkwaliteit (nutriënten en ecologie). Maatregelen betreffen bemesting, baggeren en peilbeheer. Op basis van varianten van maatregelen zijn scenario’s doorgerekend. Baggermaatregelen hebben weinig effect op de uit/afspoeling van nutriënten. Vermindering van de bemesting heeft een duidelijk verlagend effect. Het meest effectief is het stoppen met bemesten in combinatie met peilverhoging. Maar ook dan blijven de concentraties van nutriënten in het uit/afspoelende water hoger dan de MTR-waarden voor oppervlaktewaterkwaliteit. Trefwoorden: baggeren, eutrofiëring, mestbeleid, MINAS-verliesnormen, nutriëntenbelasting, nutriëntenemissie, oppervlaktewaterkwaliteit, peilbeheer, scenariostudie, uitspoelingsmodel, veenweidegebied, waterkwaliteit ISSN 1566-7197. Dit rapport kunt u bestellen door € 20,- over te maken op banknummer 36 70 54 612 ten name van Alterra, Wageningen, onder vermelding van Alterra-rapport 409. Dit bedrag is inclusief BTW en verzendkosten.. © 2002 Alterra, Research Instituut voor de Groene Ruimte, Postbus 47, NL-6700 AA Wageningen. Tel.: (0317) 474700; fax: (0317) 419000; e-mail: postkamer@alterra.wag-ur.nl Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd en/of openbaar gemaakt door middel van druk, fotokopie, microfilm of op welke andere wijze ook zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van Alterra. Alterra aanvaardt geen aansprakelijkheid voor eventuele schade voortvloeiend uit het gebruik van de resultaten van dit onderzoek of de toepassing van de adviezen.. Projectnummer 020-10782-01. [Alterra-rapport 409/HM/06-2002].

(5) Inhoud Woord vooraf. 7. Samenvatting. 9. 1. Inleiding 1.1 Aanleiding 1.2 Probleem- en doelstelling 1.3 Opzet van de studie 1.4 Opzet van het rapport. 13 13 13 15 17. 2. Gebiedsbeschrijvingen 2.1 Bergambacht 2.2 Rozendaal. 19 19 21. 3. Methoden 3.1 Modelinstrumentarium 3.1.1 Modellenketen en modelkoppeling 3.1.2 Modelbeschrijving 3.1.2.1 SWAPcr 3.1.2.2 ANIMO 3.1.3 Schil- en conversieprogramma’s 3.1.3.1 GONAT 3.1.3.2 Conversieprogramma’s 3.2 Schematisatie van de studiegebieden 3.2.1 Bergambacht 3.2.2 Rozendaal 3.3 Modelinvoer 3.3.1 SWAPcr 3.3.2 ANIMO. 23 23 23 24 24 26 27 27 28 28 29 30 32 32 32. 4. Scenario’s van beheersmaatregelen 4.1 Algemene uitgangspunten 4.2 Bergambacht 4.2.1 Maatregelen 4.2.1.1 Peilbeheer 4.2.1.2 Baggeren 4.2.1.3 Bemesting 4.2.2 Doorgerekende scenario’s 4.3 Rozendaal 4.3.1 Maatregelen 4.3.1.1 Peilbeheer 4.3.1.2 Baggeren 4.3.1.3 Bemesting 4.3.2 Doorgerekende scenario’s. 35 35 36 36 37 37 39 42 42 42 42 43 44 45. 5. Resultaten van de scenarioberekeningen. 47.

(6) 6. 5.1 Bergambacht 5.1.1 Scenarioresultaten simulatieperiode 5.1.1.1 Stikstof 5.1.1.2 Fosfor 5.1.2 Scenarioresultaten peiljaar 2024 5.1.2.1 N- en P-emissie naar het oppervlaktewater 5.1.2.2 N- en P-balansen 5.2 Rozendaal 5.2.1 Scenarioresultaten simulatieperiode 5.2.1.1 Stikstof 5.2.1.2 Fosfor 5.2.2 Scenarioresultaten peiljaar 2024 5.2.2.1 N- en P-emissie naar het oppervlaktewater 5.2.2.2 N- en P-balansen 5.3 Vergelijking Bergambacht en Rozendaal. 47 47 48 50 52 52 56 64 64 64 66 67 67 69 73. Conclusies 6.1 Bergambacht 6.2 Rozendaal 6.3 Vergelijking Bergambacht en Rozendaal. 77 77 78 80. Literatuur. 81. Aanhangsels 1 Weerdata 2 Peil en potentiaal 3 Bemesting Bergambacht. 85 87 89.

(7) Woord vooraf. In opdracht van het Ministerie van VROM heeft Alterra, in samenwerking met het RIVM, een modelstudie uitgevoerd naar de effecten van een aantal beheersmaatregelen op de nutriëntenconcentraties in het oppervlaktewater van peilgebied Bergambacht en polder Rozendaal. In dit rapport wordt verslag gedaan van de effecten van de maatregelen op de diffuse nutriëntenbelasting van het oppervlaktewater vanuit de bodem. In een afzonderlijk document wordt door het RIVM gerapporteerd over de effecten op het oppervlaktewater (Jeuken en Janse, 2002). De studie werd uitgevoerd door een projectteam bestaande uit ir. R.F.A. Hendriks (Alterra), ir. O.F. Schoumans (Alterra), ir. R.T. Wolters (Alterra), ir. M.H.J.L. Jeuken (RIVM), drs. J.H. Janse (RIVM) en dr. L. van Liere (RIVM). Vanuit het Ministerie van VROM werd het project begeleid door de interdepartementale stuurgroep ‘Nutriënten in oppervlaktewater’. Verder werd het project begeleid door een projectgroep die, naast het projectteam, bestond uit: drs. W. Twisk (Zuiveringsschap Hollandse Eilanden en Waarden), P.G.M. Heuts (Hoogheemraadschap De Stichtse Rijnlanden) en ing. H. Janssen (Dienst Landelijk Gebied). Binnen Alterra hebben, de volgende personen een onmisbare bijdrage geleverd: ing. H.P. Oosterom en drs. ing. J. Roelsma. Verder is veel dank verschuldigd aan M.J. Rooken, gebiedsvertegenwoordiger van de Westelijke Land- en Tuinbouworganisatie in het projectteam 'Samen naar schoon water in peilgebied Bergambacht', die veel gebiedsspecifieke informatie heeft aangeleverd, met name over de bemesting. Gedurende het project zijn presentaties gegeven voor de projectgroep ‘Samen naar schoon water in peilgebied Bergambacht’, Hoogheemraadschap De Stichtse Rijnlanden en Zuiveringsschap Hollandse Eilanden en Waarden.. Alterra-rapport 409. 7.

(8) 8. Alterra-rapport 409.

(9) Samenvatting. Aanleiding en doel In het kader van het project ‘Gedifferentieerde normstelling voor nutriënten in oppervlaktewater’, uitgevoerd in opdracht van het Ministerie van VROM en met medewerking van de ministeries LNV en VenW, wordt door verschillende instituten een aantal deelprojecten uitgevoerd. Het project waarover hier wordt gerapporteerd: ‘OPTIMIX; Vaststellen van optimale mix van maatregelen voor realisatie van waterkwaliteitsnormen in proefgebieden’ is zo’n deelproject. Het OPTIMIX-project richt zich op twee proefgebieden: peilgebied Bergambacht in de Krimpenerwaard en polder Rozendaal in de Lopikerwaard. Beide gebieden zijn veenweidegebieden. De bodem van Bergambacht bestaat voor 38% uit klei en 62% uit veen; Rozendaal bestaat vrijwel volledig uit veen. In hun streven de kwaliteit van het oppervlaktewater te verbeteren hebben de waterbeheerders van de twee proefgebieden, respectievelijk Zuiveringsschap Hollandse Eilanden en Waarden (ZHEW) en Hoogheemraadschap de Stichtse Rijnlanden (HSR), de afgelopen jaren intensieve beheersmaatregelen uitgevoerd. Zo heeft ZHEW sinds 1995 in het kader van het project ‘Samen naar schoon water in peilgebied Bergambacht’, in samenwerking met relevante actoren, waaronder lokale agrariërs, een aantal gecombineerde maatregelen genomen. HSR voert sinds begin 2000 in een gedeelte van polder Rozendaal proeven uit met verschillende baggermaatregelen. Beide waterkwaliteitsbeheerders streven er naar de MTR-waarden voor de nutriënten stikstof en fosfor (respectievelijk 2,2 mg l-1 totaal-N en 0,15 mg l-1 totaal-P, gemiddeld voor het zomerhalfjaar) te halen en de kroosbedekking terug te dringen ten gunste van hogere waterplanten. Doordat een aantal maatregelen tegelijkertijd is uitgevoerd, is het effect van de individuele maatregelen moeilijk te kwantificeren. Daardoor bestaat er behoefte aan het verkrijgen van inzicht in de effecten van de individuele maatregelen op de kwaliteit van het oppervlaktewater. Doel van het OPTIMIX-project is om met behulp van computermodellen een aantal reële scenario’s van beheersmaatregelen door te rekenen en zodoende inzicht te krijgen in de effecten van de individuele maatregelen. Daarvoor is een modelinstrumentarium gebruikt dat ontwikkeld is in het project: ‘Een modelinstrumentarium voor nutriëntendynamiek in (stroom)gebieden; Toetsing in vier proefgebieden’ (Hendriks et al., 2002) (‘de Proefgebiedenstudie’). Het ‘bodemdeel’ van het project is uitgevoerd door Alterra en heeft als doel: - het uitvoeren van de bodemberekeningen van het modelinstrumentarium: de berekening van de diffuse wateren nutriëntenbelasting op het oppervlaktewatersysteem en het converteren van de output van de bodemmodellen naar standaardinput voor de oppervlaktewatermodellen; - het analyseren en beschrijven van de berekende nutriëntenbelasting op het oppervlaktewater.. Alterra-rapport 409. 9.

(10) Methode Het in de Proefgebiedenstudie ontwikkelde, gekalibreerde en getoetste modelinstrumentarium bestaat uit vier modellen die als een keten achter elkaar worden gerund. Voor de bodem zijn dat de modellen SWAPcr (waterhuishouding) en ANIMO (nutriëntenuitspoeling) en voor het oppervlaktewater de modellen DUFLOW (waterbalans en –beweging) en PCDitch (nutriëntenconcentraties en ecologie). In samenspraak met opdrachtgever VROM en de betrokken waterkwaliteitsbeheerders is een aantal door te rekenen realistische scenario’s van maatregelen vastgesteld. Het betreft maatregelen op het gebied van baggeren, (reductie van) bemesting, ontzien van slootranden bij het strooien van kunstmest en sanering van puntbronnen (awzi’s en overstorten). De scenario’s zijn samengesteld uit combinaties van deze maatregelen. Op verzoek van VROM is een ‘natuurscenario’ toegevoegd. In dit scenario wordt gerekend met een minimale drooglegging van 20 cm – mv en vindt er geen bemesting plaats De bodemberekeningen zijn uitgevoerd door Alterra en worden in dit rapport besproken. Hierbij ligt het accent op uit- en afspoeling van de nutriënten stikstof en fosfor vanuit en vanaf de bodem naar het oppervlaktewater. De oppervlaktewaterberekeningen zijn uitgevoerd door het RIVM, dat tevens hierover rapporteert (Jeuken en Janse, 2002). Voor de berekeningen zijn de proefgebieden ruimtelijk geschematiseerd (ingedeeld in rekeneenheden). De ruimtelijke schematisatie van het bodemsysteem komt overeen met de in de Proefgebiedenstudie toegepaste schematisatie en is gebaseerd op de ruimtelijke schematisatie van het oppervlaktewatersysteem. De rekeneenheden zijn zoveel mogelijk uniform voor de belangrijkste bepalende eigenschappen. Voor Bergambacht zijn 5 bodemscenario’s doorgerekend: 4 scenario’s betreffen de combinaties van 2 baggervarianten (regulier en eenmalig diep) en 2 bemestingsvarianten (landelijk beleid en extra inspanning) bij het huidige peilbeheer. Het vijfde scenario betreft het natuurscenario, waarbij het peil is opgezet tot 20 cm beneden maaiveld en er geen bemesting plaatsvindt. Baggeren heeft effect op de bodem daar de bagger op het land wordt gebracht en zodoende een extra bron van bemesting vormt. Voor Rozendaal zijn 5 bodemscenario’s doorgerekend: 4 combinaties van 2 baggervarianten (regulier/dieper baggeren en vaker baggeren) en 2 bemestingsvarianten (huidige bemesting en verlaagde bemesting), en het natuurscenario. De verschillende scenario’s zijn doorgerekend voor een periode van 30 jaar, van 1995 tot en met 2024. De verwachting was dat aan het eind van zo’n periode een min of meer stabiele situatie is ontstaan, waarin de effecten van de maatregelen voldoende zijn doorgewerkt. Het jaar 2024 dient als peiljaar om de resultaten van de berekeningen met de verschillende scenario’s onderling te vergelijken. Voor beide gebieden zijn de scenario’s die overeenkomen met de huidige toestand (en voor de. 10. Alterra-rapport 409.

(11) bemesting van Bergambacht: ‘landelijk beleid’) aangemerkt als ‘referentiescenario’s’. Er is gerekend met een reeks van 13 werkelijke weerjaren (de periode 1988-2000), die een aantal malen is herhaald. Resultaten Bergambacht De bemesting in het referentiescenario is met een gebiedsgemiddelde gift op uitsluitend grasland van 286 kg N ha -1 j-1 en 32 kg P ha -1 j-1 als extensief te bestempelen: het bemestingsniveau voldoet ruimschoots aan de MINASverliesnormen voor N en P (mestbeleid 2003). In 2024, het eindjaar van de simulatie, bedraagt gemiddeld voor het gebied de N-uitspoeling1 als vracht 30,5 kg N ha -1 j-1 en als gemiddelde uitspoelingsconcentratie 6,4 mg N l-1, en de P-uitspoeling 3,0 kg P ha -1 j-1 en 0,63 mg P l-1. In het veengebied is de uitspoeling groter dan in het kleigebied. In de scenario’s met ‘extra inspanning’ zijn de N- en P-gift respectievelijk 8% en 6% lager dan in het referentiescenario. Deze relatief geringe verlaging in de al extensieve bemesting heeft nauwelijks effect op de N- en P-uitspoeling: in 2024 voor respectievelijk ‘regulier baggeren’ en ‘eenmalig diep baggeren’ bij N een verlaging van 0,7% en 2,3%, en bij P een verhoging van 2,3% en een verlaging van 1%. In 2024 is de uitspoeling bij het ‘eenmalig diep baggeren’ voor de scenario’s met referentiebemesting 2-3% hoger dan bij het ‘regulier baggeren’; voor de scenario’s met verlaagde bemesting is er geen verschil in uitspoeling tussen beide baggervarianten. Het ‘natuurscenario’, geeft in 2024 ten opzichte van het referentiescenario een aanzienlijke verlaging van de uitspoeling te zien: voor de gemiddelde uitspoelingsconcentratie van N bedraagt deze daling 36% en voor P 24%. De verlaging is groter in het veengebied dan in het kleigebied. Rozendaal De bemesting in het referentiescenario voldoet met een gift van 538 kg N ha -1 j-1 en 59 kg P ha -1 j-1 op uitsluitend grasland voor N net wel, maar voor P niet aan de MINAS-verliesnormen. De berekende uitspoeling bedraagt in 2024 voor N als vracht 45 kg N ha -1 j-1 en als gemiddelde uitspoelingsconcentratie 10,4 mg N l-1, en voor P 3,0 kg P ha -1 j-1 en 0,69 mg P l-1. In de scenario’s met ‘verlaagde bemesting’ zijn de N- en P-gift respectievelijk 34% en 35% lager dan in het referentiescenario; ze voldoen beide aan de MINASverliesnormen (mestbeleid 2003). Deze verlaging in bemesting heeft een duidelijke verlaging van de uitspoeling tot gevolg van 13% voor N en 9% voor P in 2024, voor beide baggervarianten.. 1. De term ‘uitspoeling’ staat voor de gezamenlijke transportroutes oppervlakkige afspoeling en uitspoeling naar het oppervlaktewater.. Alterra-rapport 409. 11.

(12) In 2024 is er nauwelijks tot geen verschil in uitspoeling tussen de scenario’s ‘regulier’ en ‘vaker baggeren’. Het ‘natuurscenario’, geeft in 2024 ten opzichte van het referentiescenario een aanzienlijke verlaging van de uitspoeling te zien: voor de gemiddelde uitspoelingsconcentratie van N bedraagt deze daling 57% en voor P 43%. MTR-waarden Bij alle scenario’s van beide gebieden, inclusief de ‘natuurscenario’s’, zijn de gemiddelde N- en P-concentraties van het water dat uit- en afspoelt naar het oppervlaktewater hoger dan de MTR-waarden voor oppervlaktewaterkwaliteit van 2,2 mg l-1 voor totaal-N en 0,15 mg l-1 voor totaal-P. Het uit/afspoelende water vormt daarmee een potentiële bron van eutrofiëring gedurende de gehele simulatieperiode (1995-2024).. 12. Alterra-rapport 409.

(13) 1. Inleiding. In dit rapport wordt verslag gedaan van het bodemdeel van het project ‘OPTIMIX; Vaststellen van optimale mix van maatregelen voor realisatie van waterkwaliteitsnormen in proefgebieden’. In het project zijn met modelberekeningen de effecten van een aantal beheersmaatregelen op de kwaliteit van het oppervlaktewater in twee proefgebieden doorgerekend. Het OPTIMIX-project is onderdeel van een groter project: ‘Gedifferentieerde normstelling voor nutriënten in oppervlaktewater’ (v. Liere, 1998) waarin wordt nagegaan of watertypegerichte normstelling mogelijk is.. 1.1. Aanleiding. De huidige landelijke norm (MTR, Maximaal Toelaatbaar Risico) voor de kwaliteit van het oppervlaktewater met betrekking tot N en P is door het Ministerie van Verkeer en Waterstaat vastgesteld op respectievelijk 2,2 mg totaal-N per liter en 0,15 mg totaal-P per liter, gemiddeld voor het zomerhalfjaar van stagnante eutrofiëringsgevoelige wateren. In verband met afwenteling zijn deze waarden richtinggevend voor andere wateren. Deze norm is niet gebiedsspecifiek. Momenteel wordt nagegaan of meer watertypegerichte normstelling mogelijk is. In opdracht van het Ministerie van VROM en met medewerking van de ministeries LNV en VenW wordt daartoe het project ‘Gedifferentieerde normstelling voor nutriënten in oppervlaktewater’ uitgevoerd door een samenwerkingsverband van RIVM, Alterra, LEI, RIZA, RIKZ, STOWA en EC-LNV. Het project richt zich op de ontwikkeling en toepassing van modellen in samenhang met het uitvoeren van metingen. Alterra en RIVM voeren voornamelijk berekeningen uit voor het laagveen-/kleigebied van Nederland. In het kader van het project wordt een aantal deelprojecten uitgevoerd waarvan het project: ‘OPTIMIX; Vaststellen van optimale mix van maatregelen voor realisatie van waterkwaliteitsnormen in proefgebieden’, dat hierbij gerapporteerd wordt, er een is. Het onderzoek wordt begeleid door de stuurgroep ‘Nutriënten in Oppervlaktewater’, waarin de betrokken departementen en instituten vertegenwoordigt zijn. Regelmatig vindt overleg plaats met de betrokken waterbeheerders.. 1.2. Probleem- en doelstelling. De N- en P-norm voor de (abiotische) kwaliteit van het oppervlaktewater worden in een aantal poldergebieden van Laag Nederland ruimschoots overschreden. Ook wordt de ecologische doelstelling in het oppervlaktewater in deze gebieden veelal niet gehaald. In een poging deze normen en doelstellingen te realiseren, worden in een aantal gebieden aanvullende maatregelen uitgevoerd, zoals kroosverwijdering en (extra diep) baggeren. Het is op dit moment nog onduidelijk hoe de abiotische en. Alterra-rapport 409. 13.

(14) biotische kwaliteit van het oppervlaktewater zich verder zullen ontwikkelen, rekening houdend met het huidige mestbeleid en eventuele aanvullende maatregelen. Teneinde onderbouwing te kunnen geven aan het toekomstige beleid, is er zowel bij de Rijksoverheid (VROM) als bij regionale waterbeheerders behoefte aan het inzichtelijk maken van de effecten van het ingezette beleid en maatregelen voor de lange termijn. In het project: ‘Een modelinstrumentarium voor nutriëntendynamiek in (stroom)gebieden; Toetsing in vier proefgebieden’ (Hendriks et al., 2002) (in het vervolg aangeduid als de ‘Proefgebiedenstudie’) is een modelinstrumentarium ontwikkeld waarmee de effecten van beheersmaatregelen op de uitspoeling2 van nutriënten vanuit de bodem naar het oppervlaktewater en de invloed hiervan op de kwaliteit van het ontvangende oppervlaktewater kunnen worden doorgerekend. Dit modelinstrumentarium is ingezet om vier proefgebieden, waaronder de poldergebieden Bergambacht en Rozendaal, door te rekenen. In hun streven de kwaliteit van het oppervlaktewater te verbeteren hebben de waterbeheerders van de twee proefgebieden Bergambacht en Rozendaal, respectievelijk Zuiveringsschap Hollandse Eilanden en Waarden (ZHEW) en Hoogheemraadschap de Stichtse Rijnlanden (HSR), de afgelopen jaren intensieve maatregelen uitgevoerd. Zo heeft ZHEW sinds 1995 in het kader van het project ‘Gebiedsgericht waterbeheer peilgebied Bergambacht’, (thans ‘Samen naar schoon water in peilgebied Bergambacht’ en in dit rapport verder aangeduid als het ‘Bergambachtproject’) in samenwerking met relevante actoren, waaronder lokale agrariërs, een aantal gecombineerde maatregelen genomen. Hoogheemraadschap de Stichtse Rijnlanden voert sinds begin 2000 in een gedeelte van polder Rozendaal proeven uit met verschillende beheersmaatregelen, voornamelijk op het gebied van baggeren. Beide waterkwaliteitsbeheerders streven ernaar de MTR-waarden die gelden voor nutriënten (2,2 mg l-1 totaal-N en 0,15 mg l-1 totaal-P gemiddeld voor het zomerhalfjaar) te halen en de kroosbedekking terug te dringen ten gunste van hogere waterplanten. Doordat een aantal maatregelen tegelijkertijd is uitgevoerd, is het effect van de individuele maatregelen moeilijk te kwantificeren. Daardoor bestaat er behoefte aan het verkrijgen van inzicht in de effecten van de individuele maatregelen op de kwaliteit van het oppervlaktewater. Deze behoefte van de waterkwaliteitsbeheerders laat zich vertalen in een aantal specifieke kennisvragen. Met het oog op een mogelijke opschaling van beheersmaatregelen naar de gehele Krimpenerwaard is ZHEW geïnteresseerd in een antwoord op de vragen: 1) Heeft het huidige pakket aan maatregelen op termijn het beoogde effect? 2) Wat is de bijdrage van de individuele maatregelen? HSR is met name geïnteresseerd in de effecten van verschillende baggeropties en wil graag een antwoord op de volgende vragen: 1) Wat is op langere termijn het effect van de verschillende baggeropties? 2) Wat zal het effect zijn als deze baggeropties op een grotere ruimtelijke schaal worden toegepast? De term ‘uitspoeling’ staat in dit rapport voor de gezamenlijke transportroutes oppervlakkige afspoeling en uitspoeling naar het oppervlaktewater 2. 14. Alterra-rapport 409.

(15) Uit de behoefte van de waterkwaliteitsbeheerders om meer inzicht te krijgen in de effecten van beheersmaatregelen en in aansluiting op de Proefgebiedenstudie is het ‘OPTIMIX-project’ ontstaan. Doel van het OPTIMIX-project is om met behulp van het in de Proefgebiedenstudie ontwikkelde modelinstrumentarium een aantal reële scenario’s door te rekenen voor de poldergebieden Bergambacht en Rozendaal, waaruit via optimalisatie valt af te leiden in hoeverre de oppervlaktewaterkwaliteitsdoelstellingen in deze gebieden realiseerbaar zijn. Het ‘bodemdeel’ van het project is uitgevoerd door Alterra (zie verder 1.3). Het doel van dit onderdeel van het project is tweeledig: - het uitvoeren van de bodemberekeningen van het modelinstrumentarium: de berekening van de diffuse wateren nutriëntenbelasting op het oppervlaktewatersysteem en het converteren van de output van de bodemmodellen naar standaardinput voor de oppervlaktewatermodellen; - het analyseren en beschrijven van de berekende nutriëntenbelasting op het oppervlaktewater.. 1.3. Opzet van de studie. In samenspraak met de opdrachtgever en de vertegenwoordigers van de betrokken waterkwaliteitsbeheerders is een aantal door te rekenen realistische scenario’s van maatregelen vastgesteld. Het betreft maatregelen op het gebied van baggeren, (reductie van) bemesting, ontzien van slootranden bij het strooien van kunstmest en sanering van puntbronnen (awzi’s en overstorten). De scenario’s zijn samengesteld uit combinaties van deze maatregelen. Op verzoek van opdrachtgever VROM is een ‘natuurscenario’ toegevoegd. In dit scenario wordt gerekend met een minimale drooglegging en vindt er geen bemesting plaats. In totaal zijn voor Bergambacht 5 bodemscenario’s en 11 oppervlaktewaterscenario’s samengesteld en voor Rozendaal 5 bodemscenario’s en 7 oppervlaktewaterscenario’s. De verschillende scenario’s zijn uitgewerkt en vertaald naar modelinvoer, waarna ze met het in de Proefgebiedenstudie ontwikkelde modelinstrumentarium zijn doorgerekend. Het modelinstrumentarium wordt gevormd door twee bodemmodellen en twee oppervlaktewatermodellen die als een keten achter elkaar worden gerund. Zowel voor de bodem als voor het oppervlaktewater is er een model voor de beschrijving van de waterkwantiteit en een model voor de beschrijving van de (water)kwaliteit (figuur 1).. Alterra-rapport 409. 15.

(16) Kwantiteit. Kwaliteit. Water. Nutriënten. Bodem. SWAPcr. ANIMO. Oppervlaktewater. DUFLOW. Koppeling op afstand. Ecologie. PCDitch. Alterra RIVM. Fig. 1 De modellenketen van het project ‘OPTIMIX’ en de verantwoordelijkheid van Alterra en RIVM hierin. De pijlen geven de richting van de datastromen tussen de modellen aan. Het grijze blok markeert het bodemdeel van het project, waarover hier wordt gerapporteerd.. Bodemberekeningen, zowel betreffende kwantiteit als kwaliteit, zijn uitgevoerd door Alterra. Onder ‘kwaliteit’ wordt hier de uitspoeling van nutriënten vanuit de bodem naar het oppervlaktewater verstaan. Oppervlaktewaterberekeningen, eveneens zowel betreffende kwantiteit als kwaliteit, zijn uitgevoerd door het RIVM. In dit geval wordt onder ‘kwaliteit’ de nutriëntenhuishouding in het oppervlaktewater en de invloed hiervan op macrofyten verstaan. Voor de beoordeling van de modelresultaten in de vorm van de berekende kwaliteit van het oppervlaktewater zijn de volgende doelvariabelen gedefinieerd: 1) zomerhalfjaargemiddelde N- en P-concentraties; 2) zuurstofgehalte (onderschrijding minimum); 3) vegetatie (3 functionele groepen: kroos, submerse en emerse waterplanten en draadalgen [flab]). Naast beantwoording van de door de waterkwaliteitsbeheerders geformuleerde kennisvragen dragen de uiteindelijke resultaten van deze studie bij aan een antwoord op de vraag in hoeverre de oppervlaktewaterdoelstellingen in de gekozen gebieden realiseerbaar zijn en of gebiedsgerichte normstelling noodzakelijk is. De resultaten kunnen zodoende bijdragen aan een verdere uitwerking van het beleid op het gebied van de verbetering van oppervlaktewaterkwaliteit, zowel op lokaal als op nationaal niveau. In dit rapport worden de door Alterra uitgevoerde berekeningen (‘het bodemdeel’ van OPTIMIX) besproken. Over de door het RIVM uitgevoerde berekeningen (‘het oppervlaktewaterdeel’) wordt afzonderlijk door het RIVM gerapporteerd (Jeuken en Janse, 2002).. 16. Alterra-rapport 409.

(17) 1.4. Opzet van het rapport. In hoofdstuk 2 van dit rapport worden de gebieden beschreven waarvoor het project is uitgevoerd: peilgebied Bergambacht in de Krimpenerwaard en polder Rozendaal in de Lopikerwaard (figuur 2). In hoofdstuk 3 wordt een beschrijving gegeven van het modelinstrumentarium, de schematisatie van de studiegebieden en de gebruikte invoergegevens voor zowel de waterhuishouding als de nutriëntenhuishouding. Hoofdstuk 4 bespreekt de verschillende maatregelen en de daaruit afgeleide scenario’s. De scenario’s hebben betrekking op drooglegging, baggeren en bemesting. In hoofdstuk 5 worden de resultaten van de scenarioberekeningen besproken. Er wordt onder meer gekeken naar de verschillen tussen de uitkomsten van de verschillende scenario’s en tussen de deelgebieden. In hoofdstuk 6 worden de belangrijkste conclusies op een rijtje gezet.. Rozendaal Bergambacht. Fig. 2 Ligging van de twee proefgebieden. Alterra-rapport 409. 17.


(19) 2. Gebiedsbeschrijvingen. De ligging van de twee proefgebieden is weergegeven in figuur 2. In dit hoofdstuk wordt een korte beschrijving van de proefgebieden gegeven.. 2.1. Bergambacht. Ligging en maaiveldshoogte Het peilgebied Bergambacht (figuur 3) is een veenweidegebied in de zuidoosthoek van de Krimpenerwaard. Het wordt in het zuiden begrensd door de Lek en in het oosten door de Vlist. De noorden westkant worden begrensd door kaden langs hoofdwaterlopen. De totale oppervlakte van het peilgebied is circa 2.570 ha. De maaiveldshoogte is langs de rivieren circa 1,00 m – NAP en in het noordwesten circa 1,45 m – NAP. 1243. Vlist. Schoonhoven. II. 1202. III. Bergambacht. 411. II. Bergstoep III. Lek 0. 1000 m. Ammerstol veen klei stedelijk gebied 411 meetpunt grondwaterkwaliteit peilbuis II Gt. Fig. 3 Peilgebied Bergambacht. Grondgebruik Het gebied bestaat voor 73% van de oppervlakte uit landbouwgrond, die vrijwel uitsluitend (97%) in gebruik is als grasland. Het oppervlaktewater beslaat circa 15% van de totale oppervlakte. De overige 12% wordt ingenomen door de stedelijke kernen Bergambacht, Ammerstol en Schoonhoven, lintbebouwing langs de Lekdijk en hoofdwaterlopen en door wegen. Bodemsoorten en grondwatertrappen In het peilgebied komen twee bodemsoorten voor: rivierkleigrond op veen vormt een strook van 1 tot 2 km breed in het zuiden langs de Lek (in het vervolg aangeduid. Alterra-rapport 409. 19.

(20) als ‘kleigebied’), het overige deel van het peilgebied wordt ingenomen door veengronden met een venig kleidek (in het vervolg aangeduid als ‘veengebied’). Naarmate de afstand tot de rivieren Lek en Vlist groter wordt, neemt de dikte van de kleilaag af (van 100 cm in het zuidoosten naar 20 cm in het noordwesten). De ondergrond van nagenoeg het gehele peilgebied bestaat uit eutroof bos- en broekveen met een dikte van 3-7 meter (Boswinkel, 1979). Volgens de indeling van de bodemkaart van Nederland 1 : 50.000 zijn de rivierkleigronden voornamelijk drechtvaaggronden (Rv01C), met daarnaast een smalle strook poldervaaggronden (Rn44C) direct langs de Lek (Markus, 1984). Van zuidoost naar noordwest zijn de voorkomende bodemkaarteenheden van de veengronden: waardveengronden (kVb), weideveengronden (pVb) en koopveengronden (hVb) op bosveen of eutroof broekveen en koopveengronden (hVc) op mesotroof broekveen (Markus, 1984). De grondwatertrap (Gt) van alle voorkomende bodemeenheden is II, met uitzondering van de strook poldervaaggronden met Gt III. Kwel en wegzijging In het peilgebied treedt voornamelijk netto kwel op. De kwelintensiteit is langs de rivieren het hoogst, met gemiddelde waarden van circa 0,50 mm d-1 en neemt af in noordelijke richting van circa 0,25 mm d-1 in het centrale veengebied tot circa 0 mm d-1 langs de noordgrens (ICW, 1987). Ten westen van Schoonhoven vindt drinkwateronttrekking plaats die de kwel/wegzijging in het gebied sterk beïnvloedt. In de directe omgeving van deze drinkwateronttrekking is sprake van netto wegzijging van 0,50-1,00 mm d-1 (ICW, 1987). In het zuiden, direct langs de Lek, treedt rivierkwel op met lage nutriëntenconcentraties van circa 0,5 mg l-1 totaal-N en 0,25 mg l-1 totaal-P. Richting het noordwesten nemen de nutriëntenconcentraties in het kwelwater toe tot circa 25 mg l-1 totaal-N en 2,5 mg l-1 totaal–P (gegevens afkomstig van het Landelijk Meetnet Grondwaterkwaliteit van het RIVM; Klein, 2001) Ontwatering en afwatering Het oppervlaktewater in het gebied wordt voornamelijk gevormd door een grote hoeveelheid brede (gemiddeld 3,80 m) sloten die relatief dicht bij elkaar liggen. De landbouwpercelen zijn langgerekt en smal: de gemiddelde perceelsbreedte bedraagt 30 m. De sloten wateren af op hoofdwaterlopen met een gemiddelde breedte van 10 m. Het peil in het gebied fluctueert tussen 1,73 m – NAP (zomerpeil) en 1,79 m – NAP (winterpeil). In de praktijk is er een geringe fluctuatie rond een polderpeil van 1,78 m – NAP. De drooglegging in het gebied is gering en bedraagt 35-45 cm beneden maaiveld in het veengebied tot circa 65 cm beneden maaiveld in het kleigebied. Het overtollige water wordt uitgeslagen op de Lek door gemaal Hoekse Sluis. Ten tijde van waterbehoefte wordt het peilgebied van water voorzien vanuit de Lek en de Vlist. Vanuit het gebied worden veel van de achterliggende polders via inlaten van water voorzien. In het gebied bevinden zich 2 afvalwaterzuiveringsinrichtingen (awzi’s) en enkele bedrijven waarvan het effluent op het peilgebied wordt geloosd. Verder komt een aantal (riool-)overstorten uit op wateren in het peilgebied.. 20. Alterra-rapport 409.

(21) 2.2. Rozendaal. Ligging en maaiveldshoogte Polder Rozendaal is een veenweidepolder in het noordwesten van de Lopikerwaard, met een oppervlakte van 443 ha. De polder maakt deel uit van bemalingsgebied De Keulevaart (figuur 4). Dat impliceert dat de waterbeweging en –kwaliteit van de polder worden beïnvloed door de waterbeweging en –kwaliteit van het bemalingsgebied. Daarom is het hele bemalingsgebied, met een oppervlakte van 3.136 ha in de modelstudie meegenomen. De Keulevaart wordt in het noorden begrensd door de Hollandsche IJssel en in het westen door de Vlist. De overige begrenzingen worden gevormd door kaden langs hoofdwaterlopen. De maaiveldshoogte ligt tussen 1,35 en 1,65 m – NAP. In polder Rozendaal bedraagt de maaiveldshoogte circa 1,60 m – NAP. Binnen polder Rozendaal ligt een gebiedje met meetsloten waar door HSR veldexperimenten met verschillende beheersmaatregelen worden uitgevoerd. De modelberekeningen in deze studie zijn gericht op dit gebiedje dat in het vervolg van dit rapport wordt aangeduid als ‘proefgebied Rozendaal’ (zie ook 3.2.2). Grondgebruik Bemalingsgebied De Keulevaart bevat 2.646 ha landbouwgrond die voor 98% in gebruik is als grasland (Hoogeveen en Leneman, 2000). Het landbouwareaal neemt daarmee 84% van het totale gebied in. Het oppervlaktewater beslaat 7% van het totale oppervlakte. De overige 9% wordt ingenomen door wegen en de lintbebouwingen bij Hoenkoop, Polsbroek en Vlist. Het oppervlaktewater neemt circa 8% van de oppervlakte van polder Rozendaal in beslag, terwijl de overige 92% vrijwel geheel uit grasland bestaat. Oudewater. Hollandsche IJssel. III. III. Polder Rozendaal. 1208. Hoenkoop Haastrecht II. Vlist 1243. veen Vlist klei stedelijk gebied 1208 meetpunt grondwaterkwaliteit II. Polsbroek. peilbuis Gt. 0. 1000 m. Fig. 4 Bemalingsgebied De Keulevaart met daarin polder Rozendaal. Alterra-rapport 409. 21.

(22) Bodemsoorten en grondwatertrappen De bodem van De Keulevaart bestaat vrijwel geheel uit veengronden met uitzondering van wat kleine gebiedjes met rivierkleigrond in het noorden. De bodemeenheden van de veengronden zijn volgens de bodemkaart van Nederland 1 : 50.000 vooral de weideveengronden (pVb) en in mindere mate de koopveengronden (hVb), beide op bosveen of eutroof broekveen (Habers, 1981). De rivierkleigronden bestaan uit drechtvaaggronden (Rv01C). De ondergrond van bijna het gehele bemalingsgebied bestaat uit eutroof bos- en broekveen met een dikte van 1-4 meter (Aelmans, 1976; Boswinkel, 1979). De grondwatertrap van de veengronden is II en die van de kleigronden is III. Polder Rozendaal bestaat op een klein strookje langs de noordrand na, geheel uit koopveengrond. Kwel en wegzijging Het bemalingsgebied is een netto-kwelgebied met een kwelintensiteit van 0,05-0,3 mm d-1 (ICW, 1977). De kwel neemt af van het zuiden richting het noorden (ICW, 1973). De kwelconcentraties liggen in de orde van grootte van 10,0-16,0 mg l-1 totaalN en 0,3-1,7 mg l-1 totaal-P waarbij de concentraties in het noorden hoger zijn dan in het zuiden (Klein, 2001). Ontwatering en afwatering Bemalingsgebied De Keulevaart is net als peilgebied Bergambacht een typisch veenweidegebied met brede sloten op relatief korte afstand van elkaar. Polder Rozendaal heeft een twintigtal parallel aan elkaar lopende percelen met een gemiddelde breedte van 45 m, die begrensd worden door sloten van gemiddeld 3,5 m breed. Omdat de percelen in bemalingsgebied De Keulevaart gemiddeld iets breder zijn dan in Bergambacht (50 m tegen 30 m) en de sloten wat smaller zijn (3,5 m tegen 3,8 m) is het aandeel oppervlaktewater circa de helft van dat van Bergambacht. Het bemalingsgebied heeft een groot aantal peilgebieden (14 belangrijke) met ieder hun eigen peil. Polder Rozendaal maakt deel uit van het grootste peilgebied en had in 2000 een zomerpeil van 2.20 m – NAP en een winterpeil van 2.30 m – NAP. De drooglegging bedraagt circa 50 cm beneden maaiveld. De drooglegging van de rest van de landbouwgronden in De Keulevaart bedraagt 40-70 cm – mv. Het overtollige water wordt door gemaal De Keulevaart uitgeslagen op de Hollandsche IJssel. In het zuiden wordt het gebied op verschillende punten voorzien van inlaatwater uit andere bemalingseenheden. Voor een deel is dit water afkomstig uit het gebied ten zuiden van de Keulevaart, waar ook in de zomer sprake is van een wateroverschot door kwel. Daarnaast wordt er ook indirect water ingelaten vanuit de Lek.. 22. Alterra-rapport 409.

(23) 3. Methoden. In dit hoofdstuk worden de methoden beschreven die zijn toegepast in deze modelstudie. Er wordt kort ingegaan op de gebruikte computermodellen (3.1), schematisatie van de studiegebieden (3.2) en de invoergegevens die zijn gebruikt voor de studie (3.3).. 3.1. Modelinstrumentarium. Het gebruikte modelinstrumentarium is in meer detail beschreven in Hendriks et al. (2002). Hieronder wordt een verkorte weergave van deze beschrijving gegeven.. 3.1.1. Modellenketen en modelkoppeling. In de Proefgebiedenstudie is een modelinstrumentarium ontwikkeld voor het berekenen van de effecten van diffuse nutriëntenbelasting op de biotische en abiotische waterkwaliteit van waterloop- en slootsystemen in Laag Nederland (Hendriks et al., 2002). Met dit modelinstrumentarium kunnen de kwantiteits- en kwaliteitsprocessen van de twee relevante compartimenten bodem en oppervlaktewater in hun onderlinge samenhang doorgerekend worden. In aangepaste vorm, zonder het oppervlaktewaterkwaliteitsmodel NUSWA en de conversieprogramma’s CVGONNUS en CVDUFNUS, is dit instrumentarium ook gebruikt voor de OPTIMIX-studie. Dit aangepaste instrumentarium bestaat uit vier bestaande modellen die tot een modellenketen zijn gekoppeld (figuur 5). Het betreft de modellen: Bodem: 1. kwantiteit: SWAPcr: waterhuishouding; 2. kwaliteit: ANIMO: nutriëntenuitspoeling; Oppervlaktewater: 3. kwantiteit: DUFLOW: waterbalans en -beweging; 4. kwaliteit: PCDitch: nutriëntenconcentraties en ecologie. De modellen zijn met behulp van conversieprogramma’s aan elkaar gekoppeld. De regionale koppeling van de bodemmodellen wordt geregeld door het programma GONAT, dat als een schil rond ANIMO opereert. De onderlinge samenhang tussen de modellen is schematisch weergegeven in figuur 5. In dit figuur is tevens het deel van het modelinstrumentarium aangegeven dat in dit rapport wordt beschreven. De koppeling tussen de modellen vindt slechts in één richting plaats: er vindt geen terugkoppeling plaats (figuur 5). Daarmee wordt de dominante volgorde waarin de deelsystemen elkaar in werkelijkheid beïnvloeden correct beschreven. In werkelijkheid is beïnvloeding in omgekeerde richting echter ook aanwezig. Voor de. Alterra-rapport 409. 23.

(24) beschouwde watersystemen is deze invloed echter niet groot en de fout van deze ‘eenrichtingsbenadering’ gering (Hendriks et al., 2002).. 3.1.2 Modelbeschrijving Deze paragraaf beperkt zich tot een korte beschrijving van de modellen die relevant zijn voor het bodemdeel van de studie: de bodemmodellen SWAPcr en ANIMO (zie figuur 5). Voor een uitgebreidere beschrijving zie Hendriks et al. (2002). De oppervlaktewatermodellen worden beschreven in de rapportage over het oppervlaktewaterdeel van de studie (Jeuken en Janse, 2002). SWAP cr. ANIMO. CVSWADUF. CVGONPC D. DUFLOW PCDITCH Kwantiteit Model. Schil. Conversieprogramma. Kwaliteit. Fig. 5 Het modelinstrumentarium van het OPTIMIX-project, als keten van modellen gekoppeld door een modelschil en conversieprogramma’s. Het grijze blok markeert het bodemdeel van het project, waarover hier wordt gerapporteerd.. Beide bodemmodellen zijn eendimensionale modellen: ze beschrijven het transport van respectievelijk water en nutriënten in een verticale bodemkolom voor een eenheid van oppervlakte. Voor de stroming en uitspoeling naar het oppervlaktewater wordt een pseudo-tweedimensionale benadering toegepast. Voor toepassing op regionale schaal dient een gebied te worden geschematiseerd in vlakken of rekeneenheden die uniform zijn voor de bepalende eigenschappen. Deze schematisatie wordt per proefgebied behandeld in paragraaf 3.2, waarin ook de gebiedsspecifieke modelinvoer wordt besproken. 3.1.2.1 SWAPcr De hydrologische input voor ANIMO is berekend met behulp van het model SWAPcr. SWAPcr bezit een aantal functionaliteiten die relevant zijn voor de situaties van de twee proefgebieden, waarin klei- en veenbodems de meest voorkomende bodemtypen zijn. Deze functionaliteiten komen in het onderstaande aan de orde.. 24. Alterra-rapport 409.

(25) Beschrijving Het model SWAPcr is een mechanistisch eendimensionaal hydrologisch model voor het dynamisch simuleren van de waterbalans en de stroming van water door de onverzadigde zone en door krimpscheuren van zwellende en krimpende bodems, onder invloed van neerslag, verdamping, kwel en wegzijging, en drainage naar en infiltratie vanuit ontwateringsmiddelen. SWAPcr houdt rekening met preferent transport en snelle drainage van krimpscheuren die het gevolg zijn van zwellen en krimpen van de klei- en veenbodem waardoor scheuren ontstaan. Daarnaast bevat SWAPcr twee pseudo-regionale componenten die van belang zijn voor veenweidegebieden met een groot aandeel aan oppervlaktewater en stedelijke kernen in verbinding met het oppervlaktewaterstelsel: 1) de eerste component berekent kwel direct op het oppervlaktewater. Omdat oppervlaktewaterpeil en grondwaterspiegel in poldergebieden wezenlijk kunnen verschillen is het belangrijk om voor gebieden waarvan een substantieel deel van de het oppervlak uit oppervlaktewater bestaat, de kwel direct op het oppervlaktewater apart te berekenen; 2) met behulp van de tweede component maakt SWAPcr voor stedelijk gebied een schatting van piekafvoeren in de vorm van riooloverstorten bij hevige regenbuien met grote neerslagintensiteit. Modelinvoer De invoergegevens voor SWAPcr kunnen in drie groepen worden onderverdeeld: 1) gegevens over de initiële toestand: voor alle toestandsvariabelen in het model zijn beginwaarden nodig om de berekeningen te kunnen starten. Om initiële waarden voor toestandsvariabelen te verkrijgen, wordt een ‘aanloopperiode’ doorgerekend; 2) modelparameters: invoergegevens die gedurende de modelberekeningen constant zijn en die de gemodelleerde processen sturen; 3) tijdsafhankelijke invoergegevens: deze betreffen randvoorwaarden die veranderen in de tijd. Meestal, zo ook in deze studie, vormen zij de scenario’s die worden doorgerekend. De belangrijkste invoergegevens van het model worden besproken in: Oostindie en Bronswijk (1992). De additionele invoer die samenhangt met de specifieke aanpassingen zoals boven beschreven, wordt besproken in Hendriks & Oostindie (1997) en Hendriks et al. (1999). Modeluitvoer Het model genereert per gekozen ANIMO-tijdstap (in deze studie 1 dag): - per bodemcompartiment: vochtgehalte, drukhoogte, fluxen tussen compartimenten, gewasverdampingsfluxen, fluxen naar verschillende drainagemiddelen, drainagefluxen uit scheuren en watervoorraad in macroporiën; - grondwaterstand; - fluxen voor: bodemverdamping, runoff (oppervlakkige afstroming), kwel en wegzijging.. Alterra-rapport 409. 25.

(26) 3.1.2.2 ANIMO In deze studie is dezelfde ANIMO-versie gebruikt als die in de Proefgebiedenstudie (Hendriks et al., 2002). Deze versie is vergelijkbaar met de ANIMO die onderdeel uitmaakt van het consensusmodel STONE versie 2.0 (Kroon et al., 2001; Overbeek et al., 2001). Er zijn echter wel enkele verschillen die samenhangen met het specifieke karakter van deze modelstudie voor gebieden met zwellende en krimpende klei- en veenbodems. De hier gebruikte ANIMO-versie is uitgebreid met functionaliteiten voor de berekening van de nutriëntenhuishouding, en preferent transport en snelle drainage van nutriënten via macroporiën in deze gronden (zie Hendriks et al., 2002). Om deze reden, en vanwege verschillen in schaal, zowel ruimtelijk als temporeel, is deze versie van ANIMO ingezet in deze regionale studie en niet de huidige STONE, die ontwikkeld is voor landelijke berekeningen. Beschrijving Het model ANIMO (Groenendijk en Kroes, 1999; Kroes en Roelsma, 1998) is een mechanistisch eendimensionaal simulatiemodel voor het dynamisch kwantificeren van de stikstof- en fosforhuishouding in gewas-bodem-watersystemen. Het model is sterk gericht op de beschrijving van de uitspoeling van stikstof en fosfor naar het oppervlaktewater onder invloed van bemesting. De basis van de ANIMOberekeningen vormt de waterhuishouding. Voor de toepassing van het model dienen hydrologische gegevens te worden aangeleverd door een waterhuishoudingsmodel als SWAPcr. Deze gegevens worden per tijdstap in de vorm van een sluitende waterbalans ingelezen. In ANIMO vormt de koolstofhuishouding de basis van de berekening van de nutriëntenhuishouding. Vooral voor veengronden en klei-op-veengronden, zoals in de twee proefgebieden, is dit van belang. In deze gronden komen stikstof en fosfor in grote hoeveelheden voor in (opgeloste) organische vorm. Een andere eigenschap van het model dat het geschikt maakt voor berekening van de nutriëntenuitspoeling van de proefgebieden is de koppeling met SWAPcr en de mogelijkheid daardoor ook preferent transport van een zwellende en krimpende bodem en de effecten op de nutriëntenhuishouding in de berekeningen te betrekken. Invoergegevens De invoergegevens voor ANIMO kunnen net als bij SWAPcr in drie groepen worden onderverdeeld: 1) initiële gegevens; 2) modelparameters; 3) tijdsafhankelijke invoergegevens. Omdat ANIMO voor een lange rekenperiode (tientallen tot honderden jaren) zeer gevoelig is voor de initiële waarden van toestandsvariabelen wordt met ANIMO een zogenaamde ‘historische run’ uitgevoerd. Hiertoe wordt een aanloopperiode van 40 tot 50 jaar doorgerekend met de bemesting die in deze periode, voorzover achterhaalbaar, feitelijk is toegediend. De berekende waarden van de toestands-. 26. Alterra-rapport 409.

(27) variabelen aan het einde van deze run dienen als beginwaarden voor de volgende, feitelijke berekeningen. De invoer van ANIMO wordt besproken in Kroes en Roelsma (1998). Additionele invoer die samenhangt met de specifieke aanpassingen voor preferent transport in macroporeuze bodems, wordt besproken in Hendriks en Oostindie (1997) en Hendriks et al. (1999). Modeluitvoer De uitvoer van het model ANIMO bestaat in grote lijnen uit vrachten en concentraties van o.a.: NO 3-N, NH4-N, opgelost organisch-N, ortho-P en opgelost organisch-P en opgeloste organische stof per bodemcompartiment en per tijdstap.. 3.1.3 Schil- en conversieprogramma’s Evenals de modelbeschrijving blijft deze korte bespreking van de schil- en conversieprogramma’s beperkt tot de programma’s die relevant zijn voor het bodemdeel van de studie: de schil GONAT en de conversieprogramma’s CVSWADUF en CVGONPCD (zie figuur 5). Voor een uitgebreidere bespreking van deze programma’s wordt verwezen naar Hendriks et al. (2002). 3.1.3.1 GONAT GONAT is een schilprogramma dat is ontwikkeld om berekeningen met ANIMO op nationale schaal uit te voeren (Boogaard en Kroes, 1997). In de Proefgebiedenstudie is een aangepaste versie ontwikkeld voor gebruik op regionale schaal (Hendriks et al., 2002). Deze versie is hier gebruikt om de koppeling tussen SWAPcr en ANIMO tot stand te brengen. GONAT bezit een speciale functionaliteit om te simuleren dat in werkelijkheid in veenweidegebieden het peil voortdurend wordt aangepast aan de maaiveldsdaling als gevolg van oxidatie van ontwaterd veen, zodat de oorspronkelijke drooglegging gehandhaafd wordt. Door deze peilaanpassing wordt steeds vers gereduceerd veen aangesneden dat weer kan worden geoxideerd en daardoor een nieuwe bron van nutriënten vormt. In GONAT gebeurt deze aanpassing aan het einde van elke run en wordt effectief aan het begin van de daaropvolgende run. Doordat voor OPTIMIX één lange run is gedaan, kon deze functionaliteit echter niet in werking worden gezet en is er een andere manier gevonden voor simulatie van dit proces door veen op jaarbasis als materiaalgift toe te dienen (zie 4.1 en aanhangsel 2).. Alterra-rapport 409. 27.

(28) 3.1.3.2 Conversieprogramma’s De conversieprogramma’s converteren de uitvoer van de eendimensionale bodemmodellen naar invoer voor de netwerkmodellen voor het oppervlaktewater (zie figuur 5). De belangrijkste functie van de conversieprogramma’s is het omzetten van de relatieve bodemuitvoer per eenheid van oppervlak in absolute hoeveelheden water en stoffen.. 3.2. Schematisatie van de studiegebieden. In deze paragraaf wordt de schematisatie van de gebieden besproken waarbij de nadruk ligt op de bodemschematisatie. Eerst worden de algemene principes van de schematisatie behandeld. Daarbij gaat het om de ruimtelijke schematisatie (het horizontale vlak) en de schematisatie in het verticale vlak. Daarna volgt een bespreking van de specifieke ruimtelijke schematisatie per gebied (3.2.1 en 3.2.2). Deze schematisaties komen overeen met de schematisaties zoals toegepast in de Proefgebiedenstudie (Hendriks et al., 2002). De ruimtelijke schematisatie van het bodemsysteem is gebaseerd op de ruimtelijke schematisatie van het oppervlaktewatersysteem. Voor de beschrijving van de kwantiteits- en kwaliteitsprocessen in het oppervlaktewater wordt het oppervlaktewatersysteem verdeeld in een stelsel van hoofdwaterlopen met daaraan gekoppeld een stelsel van kleinere waterlopen (sloten). Het hoofdwaterlopenstelsel wordt geschematiseerd tot een netwerk van knooppunten, verbonden door leidingen. Op elk knooppunt watert een stelsel van detailontwateringssloten af. Deze afwateringseenheden worden bij de schematisatie van de landoppervlakte van een gebied ‘subgebieden’ genoemd. Het bodemsysteem wordt ruimtelijk geschematiseerd door de bovengenoemde subgebieden te clusteren. De aldus verkregen clusters bevatten één of meerdere subgebieden. Het gebied dient zodanig te worden ingedeeld dat de clusters zoveel mogelijk uniform zijn voor de bepalende eigenschappen: 1) bodemkundige eenheid (profielopbouw); 2) grondgebruik; 3) oppervlaktewaterpeil (clusters moeten in hetzelfde peilgebied liggen); 4) maaiveldshoogte; 5) ontwateringstoestand (drooglegging, drainageweerstand, begreppeling, buisdrainage, enz.); 6) voor kwel/wegzijging: de stijghoogte van het diepere grondwater, de weerstand voor verticale stroming en de nutriëntenconcentraties in het kwelwater. De rekeneenheden voor de bodemmodellen worden in het navolgende ‘clusters’ genoemd. ‘Samengestelde clusters’ zijn eenheden van de bodemschematisatie die zijn opgebouwd uit meerdere rekeneenheden van de bodemmodellen. Deze rekeneenheden worden apart doorgerekend. De resultaten worden, gewogen naar oppervlakte van de samenstellende rekeneenheden, gemiddeld.. 28. Alterra-rapport 409.

(29) In het verticale vlak is de bovenste 7 meter van de bodem verdeeld in 22 tot 23 bodemcompartimenten. De dikte van de bodemcompartimenten varieert van 5-10 cm bovenin het bodemprofiel tot 100 cm onderin het bodemprofiel. De verdeling van het bodemprofiel in compartimenten is ongeveer gelijk per gebied en per bodemeenheid.. 3.2.1. Bergambacht. In de oppervlaktewaterschematisatie van Bergambacht zijn 67 subgebieden onderscheiden. Deze subgebieden zijn voor de bodemschematisatie geclusterd tot 24 bodemeenheden, waarvan 18 clusters (rekeneenheden) en 6 samengestelde clusters (figuur 6).. 18. 15 14 23 22. 17 7. 16 12. 13 9 24. 10. 11 8. 3. 1000 m. stedelijk gebied. 2. 0. 5 4 4 19. veencluster kleicluster klei/veencluster. 20 1. 21 6. Fig. 6 Schematisatie van het gebied Bergambacht in clusters voor de bodemberekeningen. Het was mogelijk om slechts een relatief gering aantal bodem(reken)eenheden te onderscheiden, omdat het peilgebied vrij homogeen is voor de meeste van de in paragraaf 3.2 genoemde bepalende eigenschappen. Alleen in de stijghoogte van het diepere grondwater en de nutriëntenconcentraties in het kwelwater komen grote gradiënten voor. Hiervoor zijn per cluster gemiddelde waarden gebruikt. Clusters zijn gevormd door aan elkaar grenzende subgebieden met dezelfde bodemeenheid, hetzelfde grondgebruik, en een nagenoeg gelijke maaiveldshoogte (en daarmee drooglegging) te clusteren. Op deze wijze zijn 7 kleiclusters (nr.’s 1 t/m 7) en 11 veenclusters (nr.’s 8 t/m 18) onderscheiden, waarvan 2 met stedelijk gebied (nr.’s 3 en 9) en de overige 16 met grasland (figuur 6). Drie samengestelde clusters zijn samengesteld uit twee clusters met verschillende bodemsoort (klei en veen): clusters 20 (samengesteld uit clusters 2 en 8 ), 22 (6 en 14) en 24 (2 en 13). Drie samengestelde clusters zijn samengesteld uit twee clusters met. Alterra-rapport 409. 29.

(30) verschillend landgebruik (grasland en stedelijk): clusters 19 (samengesteld uit clusters 3 en 4), 21 (3 en 6) en 23 (6 en 9). Zie ook figuur 6. De vier in de gebiedsschematisatie onderscheiden bodemeenheden met hun voorkomen als percentage van de totale gebiedsoppervlakte zijn aangegeven in tabel 1 (zie ook Hendriks et al., 2002). De bodemkaarteenheden Rv01C en Rn44C zijn samengevoegd tot één rivierklei-eenheid en de waarden weideveengronden zijn samengevoegd tot één eenheid. De koopveengronden zijn onderscheiden naar de trofiegraad (voedselrijkdom).. 3.2.2 Rozendaal Bemalingsgebied De Keulevaart, waarvan polder Rozendaal deel uitmaakt, vertoont een grote variatie in maaiveldshoogte. Om die reden zijn er in het bemalingsgebied 14 belangrijke en een aantal minder belangrijke verschillende peilgebieden ingesteld. Deze peilgebieden vormen de basis van de oppervlaktewaterschematisatie waarin het gebied is onderverdeeld in 29 subgebieden. Hoewel De Keulevaart in grootte vergelijkbaar is met peilgebied Bergambacht, is het aantal subgebieden veel kleiner dan in Bergambacht (67). Reden hiervoor is dat voor deze studie vooral polder Rozendaal van belang was omdat hier de oppervlaktewaterkwaliteitsmetingen plaatsvonden. Deze polder is relatief fijn geschematiseerd in 10 subgebieden waarvan 6 het proefgebied3 beschrijven. De rest van het bemalingsgebied is alleen doorgerekend om de randvoorwaarden voor polder Rozendaal te berekenen en kon om die reden vrij grof geschematiseerd worden. Tabel 1 Bodemeenheden in de gebiedsschematisatie van peilgebied Bergambacht Bodemeenheid. Eenheden. Oppervlakte. Relevante. nummer. omschrijving. bodemkaart. (%). clusters. 1. rivierklei. Rv01C, Rn44C. 37,6. 1 t/m 7. 2. waard/weideveen. kVb, pVb. 36,1. 8, 9, 10, 13, 14, 15, 18. 3. eutroof koopveen. hVb. 22,4. 11, 17. 4. mesotroof koopveen. hVc. 3,9. 12, 16. Evenals peilgebied Bergambacht zijn polder Rozendaal en de verschillende peilgebieden vrij homogeen voor de meeste eigenschappen die bepalend zijn voor de bodemberekeningen. Evenals Bergambacht, vertonen de stijghoogte van het diepere grondwater en de nutriëntenconcentraties in het kwelwater ook grote gradiënten in de Keulevaart. In polder Rozendaal loopt deze gradiënt vooral in oost-westrichting. Voor deze eigenschappen zijn per cluster gemiddelde waarden genomen.. 3. Het proefgebied is het gebied met meetsloten waar HSR experimenten met beheersmaatregelen uitvoert (zie 2.2).. 30. Alterra-rapport 409.

(31) Vanwege de homogeniteit is polder Rozendaal geschematiseerd tot 4 clusters (nr.’s 16, 17, 18 en 21) en de rest van het bemalingsgebied tot 15 clusters (figuur 7). De subgebieden in proefgebied Rozendaal (het gedeelte met de meetsloten) zijn geclusterd tot twee smalle clusters waarvan de breedte samenvalt met de subgebiedsbreedte (nr.’s 16 en 17). Dit onderscheid tussen twee clusters is gemaakt vanwege de gradiënt in de kwelintensiteit in de oost-westrichting.. 20. 18 15. 16. 19. 21. 3 6. 17. 7. Fig. 7 Schematisatie14in clusters van bemalingsgebied De Keulevaart (clusters 8 en 9 niet weergegeven) 7. 4. 13 12 5 2 11. 1. veencluster klei/veencluster. 10. stedelijk gebied/lintbebouwing. 0. 1000 m. Fig. 7 Schematisatie in clusters van bemalingsgebied De Keulevaart (clusters 8 en 9 niet weergegeven). Polder Rozendaal bevat één samengesteld cluster: cluster 21, dat is samengesteld uit cluster 18 en 19, omdat het een overgang vormt tussen deze twee clusters, vooral voor de kwelintensiteit. Verder ligt er nog een samengesteld cluster in de Keulevaart: cluster 20, dat is opgebouwd uit een veen- en kleicluster (resp. nr.’s 8 en 9). Op deze wijze zijn in totaal 19 rekeneenheden onderscheiden voor de bodemberekeningen van het totale bemalingsgebied. In de gebiedsschematisatie van De Keulevaart zijn drie bodemeenheden onderscheiden: de nummers 1 t/m 3 van de vier eenheden die eveneens in de Bergambachtschematisatie zijn onderscheiden (zie tabel 1). Waard/weideveen (als pVb, eenheid 2) komt in 81% van de oppervlakte van het bemalingsgebied voor (17 van de 19 clusters), en voor 100% in polder Rozendaal. Rivierklei (als Rv01C, eenheid 1) beslaat 1,6% van de oppervlakte van het bemalingsgebied en komt voor in cluster 9 dat onderdeel is van het samengestelde klei/veencluster nummer 20. Eutroof koopveen (hVb) vormt 17,4% van de gebiedoppervlakte en komt voor in cluster 5 in het centrale deel van het bemalingsgebied.. Alterra-rapport 409. 31.

(32) 3.3. Modelinvoer. De in deze studie gebruikte modellen waren in de Proefgebiedenstudie (Hendriks et al., 2002) al gekalibreerd voor de studiegebieden Bergambacht en Rozendaal. De belangrijkste modelparameters zijn dan ook uit deze studie overgenomen. Bij de navolgende bespreking van de modelinvoer is per model de indeling van modelinvoer aangehouden die is gegeven in 3.1.2. Daar voor zowel Bergambacht als Rozendaal de beschrijving van de modelinvoer voor een groot deel overeenkomstig is wordt in het navolgende de modelinvoer voor beide gebieden gezamenlijk besproken.. 3.3.1. SWAPcr. 1 Initiële gegevens Als initiële gegevens zijn gegevens betreffende de eindtoestand voor het jaar 1994 genomen, zoals berekend in de Proefgebiedenstudie. 2 Modelparameters Modelparameters zoals bodemfysische eigenschappen, drainageparameters en weerstand voor verticale stroming, parameters voor preferent transport en gewas- en bodemverdampingsparameters zijn overgenomen uit de Proefgebiedenstudie. 3 Tijdsafhankelijke invoergegevens Voor neerslaghoeveelheid en -duur en potentiële gewasverdamping (Makkink) op dagbasis is gebruik gemaakt van een set van 13 weerjaren (1988 tot en met 2000) waarvan de gegevens voor de jaren 1988 en 1989 zijn gemeten in polder Bergambacht en voor de jaren 1990 tot en met 2000 afkomstig zijn van weerstation Cabauw. In aanhangsel 1 wordt uitgelegd hoe deze gegevens zijn vertaald in modelinvoer. Gegevens betreffende maaiveldshoogte, oppervlaktewaterpeil ten opzichte van het maaiveld (de drooglegging) en stijghoogte van het grondwater in het eerste watervoerend pakket zijn afkomstig van de Proefgebiedenstudie. Zie hiervoor ook aanhangsel 2. Als uitgangspunt voor de simulatie is aangenomen dat het maaiveld na 2000 niet meer daalt. Dit is gedaan op verzoek van ZHEW en HSR om de invloed van de toename van aanvoer van N en P via kwel als gevolg van maaiveldsdaling buiten de simulatieresultaten te houden. De simulatieresultaten zijn bedoeld voor de analyse van de situatie rond 2000 bij de huidige kwelaanvoer.. 3.3.2 ANIMO 1 Initiële gegevens Als initiële gegevens zijn gegevens betreffende de eindtoestand voor het jaar 1994 overgenomen uit de Proefgebiedenstudie.. 32. Alterra-rapport 409.

(33) 2 Modelparameters Modelparameters in ANIMO zijn allemaal overgenomen uit de Proefgebiedenstudie. 3 Tijdsafhankelijke invoergegevens - Alle waterbalanstermen en de grondwaterstand zijn op dagbasis aangeleverd door SWAPcr; - Voor stikstof- en fosforconcentraties in de neerslag en de droge depositie aan stikstof zijn waarden voor 1997 uit de Proefgebiedenstudie aangehouden; - Voor stikstof- en fosforconcentraties in het infiltrerende oppervlaktewater zijn waarden voor 1997/1998 uit de Proefgebiedenstudie overgenomen; - Voor stikstof- en fosforconcentratie in het kwelwater zijn waarden voor 19951998 uit de Proefgebiedenstudie overgenomen. De volgende tijdsafhankelijke gegevens beschrijven de verschillende doorgerekende scenario’s: - Bemestingsgegevens zoals hoeveelheden, tijdstippen van toediening en samenstelling zijn afkomstig van ZHEW. Hiertoe kan ook toediening van bagger worden gerekend, omdat dit eveneens als meststof fungeert. Voor de precieze invulling hiervan in de verschillende scenario’s: zie paragraaf 4.2.1.3 en 4.3.1.3. - Vervluchtigingspercentages van (ammoniak uit) mest zijn overgenomen uit de Proefgebiedenstudie en bedragen: 26% voor runderweidemest, 16% voor runderstalmest en 16% voor varkensdrijfmest; - Toevoer van nutriënten in de vorm van ontwaterd veen: zie aanhangsel 2.. Alterra-rapport 409. 33.


(35) 4. Scenario’s van beheersmaatregelen. In dit hoofdstuk wordt een overzicht gegeven van de verschillende scenario’s die zijn doorgerekend. Na een korte bespreking van algemene uitgangspunten van de scenarioberekeningen worden per gebied de genomen maatregelen, gericht op het verbeteren van de kwaliteit van het oppervlaktewater, besproken. Vervolgens wordt besproken hoe deze maatregelen naar scenario’s zijn vertaald. We beperken ons tot de maatregelen en scenario’s die betrekking hebben op de bodemprocessen.. 4.1. Algemene uitgangspunten. Voor het doorrekenen van de verschillende scenario’s dienen de volgende gegevens als uitgangspunt: - de initiële toestand; - randvoorwaarden die niet bepaald worden door de maatregelen; - randvoorwaarden die bepaald worden door de maatregelen. De verschillende scenario’s zijn doorgerekend voor een periode van 30 jaar, van 1995 tot en met 2024. De verwachting was dat aan het eind van deze periode een min of meer stabiele situatie is ontstaan, waarin de effecten van maatregelen voldoende zijn doorgewerkt. Het jaar 2024 dient dan als peiljaar om de resultaten van de berekeningen met de verschillende scenario’s onderling te vergelijken. Startjaar 1995 is het jaar waarin in werkelijkheid ook de eerste maatregelen zijn doorgevoerd. Voor de berekeningen met ANIMO diende de toestand van eind 1994 als startpunt. Deze was reeds berekend in de Proefgebiedenstudie (Hendriks et al., 2002) en is daaruit overgenomen. Onder randvoorwaarden die niet bepaald worden door de maatregelen vallen onder meer het potentiaal van het diepe grondwater en het huidige peil. Deze randvoorwaarden zijn voor de hele simulatieperiode constant gehouden. In aanhangsel 2 wordt uitgelegd hoe ze zijn bepaald. Als uitgangspunt voor de simulatie is aangenomen dat het maaiveld na 2000 niet meer daalt. Dit is gedaan op verzoek van ZHEW en HSR om de invloed van de toename van aanvoer van N en P via kwel als gevolg van maaiveldsdaling buiten de simulatieresultaten te houden. De simulatieresultaten zijn immers bedoeld voor de analyse van de situatie rond 2000 bij de huidige kwelaanvoer. In veenweidegebieden wordt het peil voortdurend aangepast aan de maaiveldsdaling als gevolg van oxidatie van versontwaterd gereduceerd veen, om de oorspronkelijke drooglegging te handhaven. Door deze peilaanpassing wordt steeds vers gereduceerd veen aangesneden dat weer kan worden geoxideerd en daardoor een nieuwe bron van nutriënten vormt (zie 3.1.3.1). Deze voortdurende oxidatie van versontwaterd gereduceerd veen wordt in de berekeningen gesimuleerd door jaarlijks een hoeveelheid veen als organischmateriaalgift toe te dienen aan het onverzadigde deel van het. Alterra-rapport 409. 35.

(36) profiel. Hierbij wordt verondersteld dat de dikte van het veenprofiel gehandhaafd blijft, wat aansluit bij het uitgangspunt genoemd in de vorige alinea dat het maaiveld na 2000 niet meer daalt. Wat dat betekent voor de verschillende gebieden en scenario’s wordt verder besproken in aanhangsel 2. Randvoorwaarden die bepaald worden door de maatregelen zijn peil (drooglegging), bemestingshoeveelheden en –samenstelling, hoeveelheden bagger die als mestvorm op het land worden gebracht en de jaren waarin dat gebeurt. In de volgende paragrafen wordt nader ingegaan op de invulling van deze, door de maatregelen bepaalde, randvoorwaarden. Voor de invoer van weergegevens is gebruik gemaakt van een reeks van 13 werkelijke weerjaren (1988 t/m 2000) die 2 maal is herhaald. Voor het einde van de simulatieperiode is een aantal gemiddelde weerjaren gekozen om te voorkomen dat de simulatie zou eindigen met extreem droge of extreem natte jaren. Dit is van belang omdat het laatste jaar van de simulatie (2024) gebruikt is als peiljaar om de uitkomsten van verschillende scenario’s te vergelijken. Daarom is aan dit jaar het meest gemiddelde weerjaar uit de reeks toegekend. Een uitgebreidere beschrijving van de gevolgde methodiek voor het toekennen van weerjaren is te vinden in aanhangsel 1.. 4.2. Bergambacht. In deze paragraaf worden de in Bergambacht genomen beheersmaatregelen en de daarvan afgeleide scenario’s voor de modelberekeningen besproken.. 4.2.1. Maatregelen. In het kader van het Bergambachtproject is een aantal maatregelen doorgevoerd in het peilgebied Bergambacht (zie ook 1.2). Deze betreffen onder meer: - extra diep baggeren; - verlagen bemestingsniveau; - ontzien slootkanten bij bemesting; - extra saneren puntbronnen. Voor deze modelstudie was ZHEW vooral geïnteresseerd in het effect van elk van de maatregelen afzonderlijk. Daarom is in overleg met ZHEW een aantal scenario’s afgeleid uit deze maatregelen. Hiervan worden hier alleen de eerste twee besproken, aangezien de laatste twee geen effect hebben op de bodem en daarom ook niet als bodemscenario’s zijn doorgerekend. Daarnaast is er een extra scenario doorgerekend in opdracht van opdrachtgever VROM: een ‘natuurscenario’ waarbij er naar wordt gestreefd de natuurlijke situatie van het veenweidegebied zo dicht mogelijk te benaderen zonder het aanzicht van het landschap zeer ingrijpend te veranderen. Nastreven van de meest natuurlijke situatie zou betekenen dat een veenmoeras gecreëerd zou moeten worden door het peil zodanig te verhogen dat een plas-. 36. Alterra-rapport 409.

(37) drassituatie ontstaat. Er is echter voor gekozen het huidige veenweidelandschap zoveel mogelijk te behouden door het peil te verhogen tot de minimale traditionele drooglegging van 20 cm beneden maaiveld. Om de natuurlijke situatie zo dicht mogelijk te benaderen vindt er in dit scenario geen bemesting plaats. 4.2.1.1 Peilbeheer Er zijn in het kader van het Bergambachtproject geen maatregelen in het peilbeheer genomen. Zoals hierboven beschreven is een maatregel in het peilbeheer, namelijk opzetten van het peil, wel onderdeel van het natuurscenario van VROM. Daarom zijn bij het vaststellen van de scenario’s twee varianten van peilbeheer gedefinieerd: 1) huidig peil handhaven; 2) peil opzetten, waarbij het peil is verhoogd tot 20 cm – mv. Dit voor het natuurscenario. Voor het natuurscenario is het peil in het gehele gebied opgezet. Uitgangspunt daarbij was dat de gebiedsgewogen gemiddelde drooglegging van de veenclusters op 20 cm – mv kwam te liggen. Een meer gedetailleerde beschrijving van de vaststelling van het peil is te vinden in aanhangsel 2. 4.2.1.2 Baggeren Hoewel baggeren in het oppervlaktewater (waterbodem) plaatsvindt, is het toch een maatregel die effect heeft op de bodem, daar de bagger uit de sloten over het land wordt verspreid en daardoor een extra bron van bemesting vormt. In de modelberekeningen wordt, conform de werkelijkheid, alle bagger uit de hoofdwaterlopen in depot gezet en niet over het land verspreid. Er zijn twee verschillende baggervarianten doorgerekend: 1) regulier baggeren. Dit is het baggeren zoals dat tot 1995 in het peilgebied werd toegepast. Daarbij wordt één maal per tien jaar gebaggerd tot op een diepte waarbij de waterdiepte voor kavelsloten 60 cm en voor hoofdwaterlopen 100 cm bedraagt; 2) eenmalig diep baggeren. In het kader van het Bergambachtproject is in het hele gebied eenmalig extra diep gebaggerd: sloten tot op een diepte waarin de waterdiepte 100 cm bedraagt en hoofdwaterlopen tot op een diepte waarin de waterdiepte 140 cm bedraagt. Na deze maatregel wordt weer op de reguliere wijze gebaggerd. In de werkelijke situatie wordt elk jaar in een deel van de polder gebaggerd, zodanig dat de gehele polder in 10 jaar geheel is gebaggerd, waarna weer van voren af aan wordt begonnen. Elk jaar wordt dus één tiende deel van de polder gebaggerd. Om de hoeveelheid invoergegevens voor de oppervlaktewatersimulatie te beperken, is een. Alterra-rapport 409. 37.

(38) vereenvoudigde benadering toegepast waarbij het gebied in tweeën is gedeeld (oostelijk deel: rekenclusters 4, 5, 6, 7, 10, 13, 14, 15 en westelijk deel: clusters 1, 2, 8, 11, 12, 16, 17; in stedelijk gebied wordt bagger niet op het land gebracht) en elke vijf jaar de helft van het gebied wordt gebaggerd. In figuur 8 is weergegeven hoe de verschillende baggervarianten voor Bergambacht in de modelberekeningen zijn geïmplementeerd, uitgaande van een gemiddelde baggeraanwas van 3 cm per jaar over 10 jaar (zie hieronder: uitgangspunten). In de regulier-baggeren-variant wordt op het moment dat de simulatie begint (1995) één deel van het gebied gebaggerd. Het tweede deel van het gebied wordt in 2000 gebaggerd. Bij de variant waarin extra diep wordt gebaggerd, vindt het baggeren eenmalig, in 1997, in het gehele gebied plaats. In het Bergambachtproject is het extra diep baggeren voor het grootste deel uitgevoerd in 1997 en 1998. In de modelberekeningen zijn de jaren van baggeren zodanig gekozen dat aan het eind van de simulatieperiode in 2024 al enkele jaren niet is gebaggerd. Hierdoor wordt de directe invloed van baggeren op de nutriëntenuitspoeling in het peiljaar 2024 beperkt, wat een betere onderlinge vergelijking van de scenario’s mogelijk maakt. Uitgangspunten voor de berekening van de hoeveelheid bagger die op het land wordt gebracht zijn: - alleen bagger afkomstig uit de sloten wordt op het land gebracht. Bagger uit de hoofdwaterlopen wordt in depot gezet (Twisk, pers. med.); - de gemiddelde baggeraanwas over 10 jaar is 3 cm per jaar (Rooken, pers. med.); - de slootoppervlakte/landoppervlakte-ratio bedraagt 0,144; - bagger bevat 95 kg m-3 droge stof, 62 kg m-3 organische stof, 2,1 kg m-3 stikstof en 0,198 kg m-3 fosfor. Deze gegevens zijn afkomstig van proefboerderij Zegveld. 0. waterspiegel 3. 20. waterdiepte (cm). -1. -1. -1. regulier, west (432 m ha , 907 kg N ha , 86 kg P ha ) 3 -1 -1 -1 regulier, oost (432 m ha , 907 kg N ha , 86 kg P ha ) 3 -1 -1 -1 eenmalig diep (1997: 632 m ha , 1327 kg N ha , 125 kg P ha ). 40. 60. 80. 100. 1995. 2000. 2005. 2010. 2015. 2020. 2025. jaar. Fig. 8 Het geschematiseerde verloop over de tijd van de waterdiepte van sloten bij verschillende baggervarianten voor Bergambacht. Voor hoofdwaterlopen geldt hetzelfde verloop, echter 40 cm dieper. Voor de regulier-baggerenvariant is het gebied in een oostelijk en een westelijk deel gesplitst. Voor de verschillende varianten is aangegeven hoeveel bagger, stikstof en fosfor op het land worden gebracht in de jaren dat wordt gebaggerd.. 38. Alterra-rapport 409.

(39) (Hendriks et al., 1994) en zijn gebruikt omdat gebiedsspecifieke gegevens niet op tijd beschikbaar waren. Later verkregen gebiedsspecifieke gegevens bleken in dezelfde orde van grootte te liggen. Bij regulier baggeren wordt al het gebaggerde materiaal over het aanliggende land verspreid. De hoeveelheid (niet-ontwaterd) materiaal dat elke 10 jaar uit de sloten wordt gebaggerd, bedraagt 30 cm (10 * 3 cm), ofwel 432 m3 ha -1 landoppervlakte (0,3 m * 10000 m2 ha -1 * 0,144 m2 m-2). De hoeveelheid nutriënten die dan op het land wordt gebracht, bedraagt 907,2 kg N ha -1 en 85,5 kg P ha -1. Omdat bij de eenmalig-diep-baggeren-variant de hoeveelheid bagger te groot is om over het land verspreid te worden, wordt een deel van de bagger, namelijk de bagger afkomstig uit de brede sloten, in depot gezet (Rooken, pers. med.). In de berekening van de hoeveelheid bagger die op het land wordt gebracht, is dit vertaald in een verlaging van de slootoppervlakte/landoppervlakte-ratio tot 0,117. In 1997 wordt er 54 cm bagger verwijderd (figuur 8), wat overeenkomt met 631,8 m3 ha -1. De hoeveelheid nutriënten die op het land wordt gebracht, bedraagt dan 1326,8 kg N ha -1 en 125,1 kg P ha -1. 4.2.1.3 Bemesting In het Bergambachtproject is er, met veel succes, naar gestreefd de bemesting van de landbouwpercelen terug te dringen tot een niveau van maximaal 260 kg effectieve-N4 ha -1 j-1 en 100 kg P2O 5 ha -1 j-1 (44 kg P ha-1 j-1). Voor N komt dit overeen met het gewasonttrekkingsniveau. Het gewasonttrekkingsniveau voor P bedraagt wat minder dan de nagestreefde waarden, namelijk 85 kg P2O 5 ha -1 j-1 (37,4 kg P ha -1 j-1) (Hendriks et al., 1994). Voor de modelberekeningen zijn drie verschillende bemestingsvarianten onderscheiden: 1) landelijk beleid. Hiermee wordt de situatie tot 1995 aangeduid. Het bemestingsniveau volgde het landelijk beleid. Voor de berekeningen met deze variant is voor de gehele simulatieperiode het bemestingsniveau van 1995 aangehouden. Hiermee wordt een indruk verkregen van de oppervlaktewaterkwaliteit in het gebied als geen bemestingsmaatregelen in het Bergambachtproject waren genomen; 2) extra inspanning. Hiermee wordt het in het Bergambachtproject bereikte verlaagde bemestingsniveau aangeduid. Voor de berekeningen zijn voor de jaren 1995 tot en met 2000 de werkelijke mestgiften ingevoerd. Voor de rest van de simulatieperiode (2001-2024) is het in 2000 bereikte niveau vastgehouden. Hiermee wordt een indruk verkregen van de effecten van de uitgevoerde bemestingsreductiemaatregelen, geëxtrapoleerd naar de toekomst;. 4. Met effectieve-N wordt bedoeld: de hoeveelheid N uit mest die onder gemiddelde omstandigheden in het jaar van toediening beschikbaar komt voor gewasopname. Voor kunstmest is de effectiviteit 100%; voor dierlijke mest is de effectiviteit gelijk aan de ‘werkingscoëfficiënt’ (zie aanhangsel 3).. Alterra-rapport 409. 39.

(40) 3) geen bemesting. Deze variant is niet afgeleid van een werkelijk genomen maatregel maar betreft de extra variant die, in combinatie met het verhogen van het peil, is doorgerekend voor het natuurscenario. Interpretatie bemestingsgegevens Gegevens over de bemesting voor de jaren 1995 tot en met 2000 zijn afkomstig van ZHEW en M. J. Rooken, gebiedsvertegenwoordiger van de W.L.T.O. in het projectteam van het Bergambachtproject. Voor het Bergambachtproject zijn bemestingsgegevens van individuele, aan het project deelnemende, bedrijven verzameld. De gegevens betreffen de effectieve N-bemesting en de P-bemesting. De effectieve stikstofgift is uitgesplitst over dierlijke mest en kunstmest. Aangenomen is dat alle fosfor afkomstig is van dierlijke mest en dat dierlijke mest met een sleepvoet is toegediend (Rooken, pers. med.). Er wordt dus géén fosforkunstmest toegediend. Alle P-mest wordt geacht effectief te zijn. Uit de verkregen gegevens zijn per cluster bemestingsniveaus afgeleid voor de periode 1995-2000, zoals hieronder wordt uitgelegd. In 1995 waren er 16 deelnemende bedrijven aan het Bergambachtproject. Van deze bedrijven zijn de bemestingsgegevens beschikbaar. De totale oppervlakte van deze bedrijven bedroeg 507 ha. Dit komt overeen met 27% van het totale landbouwareaal in Bergambacht. In 1999 waren er 34 deelnemers met 1140 ha, overeenkomend met 61% van de landbouwgrond. Voor de landbouwbedrijven die na 1995 besloten tot deelname aan het project, is een schatting gemaakt van de bemesting in de jaren voorafgaande aan het jaar van deelname. Hiervoor is uitgegaan van de mestgift van het eerste jaar van deelname, verhoogd met 10%. Deze schatting is gedaan in goed overleg met M. J. Rooken (pers. med.). Ondanks het ontbreken van exacte bemestingsgegevens van een relatief groot aantal landbouwbedrijven in 1995, is dit jaar toch als uitgangsjaar genomen voor de landelijk-beleid-variant in plaats van 1996. Voor 1996 waren weliswaar de bemestingsgegevens van een veel groter aantal (30) deelnemers bekend, maar de keuze van dit jaar als uitgangssituatie zou als nadeel hebben gehad dat hiermee een te lage inschatting van de bemesting in 1995 zou worden gemaakt. Bij vergelijking van de varianten 1) en 2) zou dan het effect van de reeds in het eerste jaar (1995) van het Bergambachtproject genomen maatregelen niet inzichtelijk gemaakt worden. Voor het jaar 2000 waren ten tijde van deze studie de bemestingsgegevens bekend van 26 bedrijven. Voor 6 deelnemende bedrijven waarvan op dat moment nog geen gegevens beschikbaar waren, is aangenomen dat de bemesting in 2000 gelijk is gebleven aan die in 1999. Twee deelnemende bedrijven uit 1999 zijn in 2000 opgeheven. Voor de bedrijven die niet aan het Bergambachtproject hebben deelgenomen en waarvan geen bemestingsgegevens bekend waren (circa 39% van de oppervlakte landbouwgrond), is een schatting van de mestgift gemaakt. Daarbij zijn in overleg met M. J. Rooken drie categorieën vastgesteld, te weten bedrijven met:. 40. Alterra-rapport 409.

No results found